CN108046854A - 用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置和方法 - Google Patents

用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于重金属吸附‑菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置和方法，该装置包括吸附器和发酵罐，吸附器上连接有重金属废水输入管和吸附后的水输出管，吸附后的水输出管分两路，一路通往灌溉水贮水池，一路与设置在发酵罐顶部的液体分布器连接，发酵罐的下部设置有筛板，发酵罐底部设置的排出管分两路，一路与设置在发酵罐顶部的液体分布器连接，另一路与发酵液收集罐连接，发酵罐的顶部连接有菌种输入管。本发明实现废弃菌糠的高效利用，重金属废水经吸附器内的菌糠吸附后用于农业灌溉，还可以通往发酵罐发酵，在发酵过程中采用液体循环形式，从而有利于半固态发酵生产菌肥。本发明的方法除重金属效率和发酵效率高，设备结构相对简单，成本较低。

Description

用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置和方法
技术领域
本发明涉及农业废弃物再利用以及农业生产废水处理领域，尤其涉及一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置和方法。
背景技术
菌糠是食用菌培养基收获子实体后剩余的下脚料，一般在食用菌收获后当作废弃物处理。目前我国大部分菌糠都作为垃圾露天堆弃，污染环境，造成巨大的资源浪费。此外，重金属污染对环境和人体危害巨大，可迁移、分布到各种相关环境区间中，在水体、主壤和空气中可以以不同物理形态和化学结构存在和迁移，且重金属因其不易降解、生物半衰期长、危害性大等特点备受关注。上述为当今我国农业领域面临的较为普遍且严峻的亟待解决的环境污染问题。
另一方面，现阶段肥料的不合理使用，导致我国土壤结构遭到严重破坏、有机质含量急剧下降、土壤微生物群落结构严重失衡，从而造成农产品产量和质量大幅度下降和肥料利用率逐年降低等一系列突出的问题。
已有实验表明食用菌菌糠具有疏松网状结构及特征基团，可用作重金属离子吸附剂。此外，菌糠还可以作为基质，加入菌种发酵形成菌肥。但目前尚未有采用吸附-发酵耦合技术，处理含重金属废水，用于灌溉和制备生物菌肥，实现废弃菌糠再利用，解决了菌糠废弃、重金属污染、化肥污染等环境问题的报道。
发明内容
本发明的目的是实现对废弃菌糠的综合利用，提供一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置。
本发明的第二个目的是提供一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置，包括吸附器1和发酵罐2，吸附器上连接有重金属废水输入管6和吸附后的水输出管3，吸附后的水输出管3分两路，一路通往灌溉水贮水池，一路与设置在发酵罐2顶部的液体分布器5连接，发酵罐2的下部设置有筛板4，下封头和筛板与罐体活动连接；发酵罐2底部设置的排出管8分两路，一路与设置在发酵罐2顶部的液体分布器5连接，另一路与发酵液收集罐连接，发酵罐2的顶部连接有菌种输入管7。
一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用的方法，包括如下步骤：
1)使用上述用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置；
2)向吸附器1内放入菌糠，向发酵罐2内的筛板4上放入菌糠；
3)通过重金属废水输入管6向吸附器1内通入调节pH大于6.5的重金属废水，吸附，经菌糠吸附后的水从吸附器排出后分两股，一股通往灌溉水贮水池；一股通入发酵罐2顶部的液体分布器5，将发酵罐内的菌糠润湿，使菌糠含液量为60％-120％；通过菌种输入管7输入菌种，进行发酵；
4)发酵液从排出管8流出后，一股作为回流水回流至液体分布器5，另一股通入发酵液收集罐；
5)发酵结束后，停止向液体分布器5输入吸附后的水或回流水，打开下封头和筛板，排放发酵获得的半固体为菌肥。
吸附器内菌糠装载量为5-8g/L，发酵罐内菌糠装载量为250g/L-350g/L。
优选地，吸附器内菌糠的粒径<0.5mm；发酵罐内菌糠粒径为0.5-0.9mm。
菌糠优选香菇菌糠、金针菇菌糠、平菇菌糠或双孢菇菌糠，还可以是其它真菌菌糠。
菌种为解磷菌、解钾菌和固氮菌。
吸附器内菌糠吸附最好控制在2-3h。
发酵罐内菌糠发酵时间最好是3-5天。
发酵过程中，解磷菌、解钾菌和固氮菌单株菌的接种质量分别为菌糠的1％。
本发明的优点：
本发明用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置，实现废弃菌糠的高效利用，重金属废水经吸附器内的菌糠吸附处理后可用于农业灌溉，还可以通往发酵罐发酵，在发酵过程中采用液体循环形式，从而有利于半固态发酵生产菌肥。实现废弃菌糠再利用，解决了菌糠废弃、重金属污染、化肥污染等环境问题的报道。本发明的方法除重金属效率和发酵效率高，设备结构相对简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明的用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置示意图。
具体实施方式
解磷菌、解钾菌和固氮菌购自山东绿陇生物技术有限公司或江苏绿科生物技术有限公司。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置，见图1包括吸附器1和发酵罐2，吸附器上连接有重金属废水输入管6和吸附后的水输出管3，吸附后的水输出管3分两路，一路通往灌溉水贮水池，一路与设置在发酵罐2顶部的液体分布器5连接，发酵罐2的下部设置有筛板4，下封头和筛板与罐体活动连接；发酵罐2底部设置的排出管8分两路，一路与设置在发酵罐2顶部的液体分布器5连接，另一路与发酵液收集罐连接，发酵罐2的顶部连接有菌种输入管7。
实施例1
一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用的方法，包括如下步骤：
1)使用上述用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置；
2)向吸附器1内放入香菇菌糠，吸附器内香菇菌糠装载量为6g/L，吸附器内香菇菌糠的粒径<0.5mm；向发酵罐2内的筛板4上放入香菇菌糠；发酵罐内香菇菌糠装载量为300g/L；发酵罐内香菇菌糠粒径为0.5-0.9mm；
3)通过重金属废水输入管6向吸附器1内通入调节pH大于6.5的重金属废水，吸附2.5h，经香菇菌糠吸附后的水从吸附器排出后分两股，一股通往灌溉水贮水池；一股通入发酵罐2顶部的液体分布器5，将发酵罐内的香菇菌糠润湿，使香菇菌糠含液量为100％；通过菌种输入管7输入接种质量分别为1％的解磷菌(P1)、解钾菌(K1)和固氮菌菌种(N1)，进行发酵4天；
4)发酵液从排出管8流出后，一股作为回流水回流至液体分布器5，另一股通入发酵液收集罐；
5)发酵结束后，停止向液体分布器5输入吸附后的水或回流水，打开下封头和筛板，排放发酵获得的半固体为菌肥。
经香菇菌糠吸附后的水铬(六价、Cd)<0.1mg/L、镉(Cd)<0.01mg/L和铅(Pb)<0.2mg/L。
每种菌株的数量>0.5亿/g(mL)
实施例2
一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用的方法，包括如下步骤：
1)使用上述用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置；
2)向吸附器1内放入金针菇菌糠，吸附器内金针菇菌糠装载量为5g/L，吸附器内金针菇菌糠的粒径<0.5mm；向发酵罐2内的筛板4上放入金针菇菌糠；发酵罐内金针菇菌糠装载量为250g/L；发酵罐内金针菇菌糠粒径为0.5-0.9mm；
3)通过重金属废水输入管6向吸附器1内通入调节pH大于6.5的重金属废水，吸附3h，经金针菇菌糠吸附后的水从吸附器排出后分两股，一股通往灌溉水贮水池；一股通入发酵罐2顶部的液体分布器5，将发酵罐内的金针菇菌糠润湿，使金针菇菌糠含液量为60％；通过菌种输入管7输入接种质量分别为1％的解磷菌(P1)、解钾菌(K1)和固氮菌菌种(N1)，进行发酵5天；
4)发酵液从排出管8流出后，一股作为回流水回流至液体分布器5，另一股通入发酵液收集罐；
5)发酵结束后，停止向液体分布器5输入吸附后的水或回流水，打开下封头和筛板，排放发酵获得的半固体为菌肥。
经金针菇菌糠吸附后的水铬(六价、Cd)<0.1mg/L、镉(Cd)<0.01mg/L和铅(Pb)<0.2mg/L。
每种菌株的数量>0.5亿/g(mL)
实施例3
一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用的方法，包括如下步骤：
1)使用上述用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置；
2)向吸附器1内放入平菇菌糠，吸附器内平菇菌糠装载量为8g/L，吸附器内平菇菌糠的粒径<0.5mm；向发酵罐2内的筛板4上放入平菇菌糠；发酵罐内平菇菌糠装载量为350g/L；发酵罐内平菇菌糠粒径为0.5-0.9mm；
3)通过重金属废水输入管6向吸附器1内通入调节pH大于6.5的重金属废水，吸附2h，经平菇菌糠吸附后的水从吸附器排出后分两股，一股通往灌溉水贮水池；一股通入发酵罐2顶部的液体分布器5，将发酵罐内的平菇菌糠润湿，使平菇菌糠含液量为120％；通过菌种输入管7输入接种质量分别为1％的解磷菌(P1)、解钾菌(K1)和固氮菌菌种(N1)，进行发酵3天；
4)发酵液从排出管8流出后，一股作为回流水回流至液体分布器5，另一股通入发酵液收集罐；
5)发酵结束后，停止向液体分布器5输入吸附后的水或回流水，打开下封头和筛板，排放发酵获得的半固体为菌肥。
经平菇菌糠吸附后的水铬(六价、Cd)<0.1mg/L、镉(Cd)<0.01mg/L和铅(Pb)<0.2mg/L。
每种菌株的数量>0.5亿/g(mL)
重金属废水是工业生产中排出的含有超标的重金属的废水，其中含有铬、镉、铅等，在通入各实施例的***之前，检测重金属废水中各重金属的含量，用稀释的方法控制各重金属的浓度分别为：铬(六价、Cd)<1.25mg/L、镉(Cd)<0.125mg/L和铅(Pb)<2.5mg/L，通入吸附器内进行吸附，各个吸附器内的菌糠吸附后重金属吸附率能达到92-96％，即可达到农田灌溉水标准(GB 5084-2005)铬(六价、Cd)<0.1mg/L、镉(Cd)<0.01mg/L和铅(Pb)<0.2mg/L，处理后的水可用于灌溉或者通入发酵罐，利用废水中的营养元素氮、磷、钾，可为微生物提供养分，促进菌肥发酵，实现了废水和菌糠的综合再利用。
发酵罐发酵得到的菌肥，其中每种菌株的数量>0.5亿/g(mL)，符合生物发酵肥国家标准QB/T 2849-2007，复合微生物肥料行业标准NY/T 798-2004。

Claims (9)

1.用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用耦合装置，包括吸附器(1)和发酵罐(2)，其特征是，吸附器上连接有重金属废水输入管(6)和吸附后的水输出管(3)，吸附后的水输出管(3)分两路，一路通往灌溉水贮水池，一路与设置在发酵罐(2)顶部的液体分布器(5)连接，发酵罐(2)的下部设置有筛板(4)，下封头和筛板与罐体活动连接；发酵罐(2)底部设置的排出管(8)分两路，一路与设置在发酵罐(2)顶部的液体分布器(5)连接，另一路与发酵液收集罐连接，发酵罐(2)的顶部连接有菌种输入管(7)。
2.一种用于重金属吸附-菌肥发酵的菌糠再利用的方法，其特征是包括如下步骤：
1)使用权利要求1的***；
2)向吸附器(1)内放入菌糠，向发酵罐(2)内的筛板(4)上放入菌糠；
3)通过重金属废水输入管(6)向吸附器(1)内通入调节pH大于6.5的重金属废水，吸附，经菌糠吸附后的水从吸附器排出后分两股，一股通往灌溉水贮水池；一股通入发酵罐(2)顶部的液体分布器(5)，将发酵罐内的菌糠润湿，使菌糠含液量为60％-120％；通过菌种输入管(7)输入菌种，进行发酵；
4)发酵液从排出管(8)流出后，一股作为回流水回流至液体分布器(5)，另一股通入发酵液收集罐；
5)发酵结束后，停止向液体分布器(5)输入吸附后的水或回流水，打开下封头和筛板，排放发酵获得的半固体为菌肥。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是吸附器内菌糠装载量为5-8g/L，发酵罐内菌糠装载量为250g/L-350g/L。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是吸附器内菌糠的粒径<0.5mm；发酵罐内菌糠粒径为0.5-0.9mm。
5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其特征是菌糠为香菇菌糠、金针菇菌糠、平菇菌糠或双孢菇菌糠。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述菌种为解磷菌、解钾菌和固氮菌。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述吸附器内菌糠吸附2-3h。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述发酵罐内菌糠发酵3-5天。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征是所述发酵过程中，解磷菌、解钾菌和固氮菌单株菌的接种质量分别为1％。
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